第五章 专题强化 实验：探究平抛运动的特点-（配套课件）2023-2024学年高一新教材物理必修第二册 【步步高】学习笔记（人教版）津鲁琼云晋皖黑吉桂贵粤辽渝鄂冀湘甘赣豫新青藏宁蒙陕

DIWUZHANG 第五章 专题强化　实验：探究平抛运动的特点 1 2 3 4 5 6 7 8 1.(2023·南通市高一期末)用如图甲所示的装置“探究平抛运动的特点”，M为斜槽，N为水平放置的可上下调节的倾斜挡板。 (1)除了硬背板(含固定支架)、小球、 斜槽M、铅垂线、倾斜的挡板N、 铅笔、图钉、白纸、复写纸之外， 下列器材中还需要的是______。 A.秒表 B.刻度尺 C.天平 D.弹簧测力计 B 1 2 3 4 5 6 7 8 本实验需要刻度尺测量长度，不需要秒表，时间由位移计算，不需要天平和弹簧测力计测量质量和重力，故选B。 (2)本实验需要选择合适的点作为坐标原点O，建立直角坐标系，下列选项中，原点选择正确的是______。 C 小球从斜槽末端位置开始做平抛运动，所以平抛运动的初位置为小球在斜槽末端球心的投影点。故选C。 1 2 3 4 5 6 7 8 (3)实验中得到的轨迹如图乙，其中O点为平抛运动的起点，重力加速度g取9.8 m/s2，根据图中给出的数据可得小球做平抛运动的初速度v0＝________ m/s。 1.6 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 2.(2023·杭州四中高一期末)三个同学根据不同的实验条件，进行了探究平抛运动规律的实验： (1)甲同学采用如图甲所示的装置。用小锤击打弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开自由下落，观察到两球同时落地。改变小锤击打的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明___________ _________________________________。 做平抛运动 的物体在竖直方向上做自由落体运动 1 2 3 4 5 6 7 8 用小锤击打弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，即做平抛运动，同时B球被松开自由下落，做自由落体运动，观察到两球同时落地，该现象说明两球在竖直方向具有相同的运动规律，即做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动。 (2)乙同学采用如图乙所示的装置，两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端可看成与光滑的水平板相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、 D；调节电磁铁C、D的高度使AC＝BD，从而保证小铁球P、Q在轨道末端的水平初速度v0相等。现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的末端射出。实验可观察到的现象应是_____________。仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明_____________________ _______________________。 P球击中Q球 做平抛运动的物体在水 平方向上做匀速直线运动 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 现将小球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的末端射出。实验可观察到的现象应是： P球击中Q球。仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍观察到相同现象，这说明两球在水平方向具有相同的运动规律，则做平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动。 (3)丙同学做实验时，忘记了标记平抛运动的抛出点O，只记录了A、B、C三点，于是就取A点为坐标原点，建立了如图丙所示的坐标系。平抛轨迹上的B、C点坐标值在图中已标出。根据图中数据计算，小球平抛的初速度大小为______ m/s，小球抛出点的坐标为(______ cm，________ cm)。(g＝10 m/s2，计算结果均保留两位有效数字) 1 2 3 4 5 6 7 8 1.5 －30 －20 由题图丙可知xAB＝xBC＝0.3 m，小球从A到B所用时间T与从B到C所用的时间T相等，设小球在A点的竖直分速度为vAy， 解得vAy＝2 m/s T＝0.2 s 1 2 3 4 5 6 7 8 小球做平抛运动，则有xAB＝v0T 解得v0＝1.5 m/s 从抛出点到A点有vAy＝gt x＝v0t 解得x＝0.3 m，y＝0.2 m 所以抛出点坐标为(－30 cm，－20 cm)。 1 2 3 4 5 6 7 8 3.(2021·全国乙卷)某同学利用图(a)所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图(b)所示(图中未包括小球刚离开轨道的影像)。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5 cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图(b)中标出。 1 2 3 4 5 6 7 8 完成下列填空：(结果均保留2位有效数字) (1)小球运动到图(b)中位置A时，其速度的水平分量大小为________m/s，竖直分量大小为________m/s； 1.0 2.0 1 2 3 4 5 6 7 8 竖直方向做自由落体运动，根据匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该段位移的平均速度，因此小球在A点速度的竖直分量大小为 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 (2)根据图(b)中数据可得，当地重力加速度的大小为______ m/s2。 9.7 由竖直方向为自由落体运动，可得 代入数据可得g＝9.7 m/s2。 4.(2022·泸州市高一期末)某物理兴趣小组在做探究平抛运动的特点实验时，使小球做平抛运动，用频闪照相机对准方格背景照相，拍摄到了如图所示的照片，已知每个小方格边长为9.8 cm，当地的重力加速度为g＝9.8 m/s2。 (1)若以拍摄的第“1”点为坐标原点，水平向右和竖直向下为平面直角坐标系坐标轴的正方向，则没有被拍摄到的小球(在图中没有方格的区域内)位置“4”坐标为________[用图中格数表示坐标，比如图中标记为“2”的小球坐标为(2,1)]； (6,6) 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 小球在水平方向做匀速直线运动，所以相邻两点间的水平距离等于2个小方格的边长，小球在竖直方向做自由落体运动，根据运动学规律可知相邻两次曝光时间内小球的竖直距离之差恒定，为1个小方格的边长，由此可推知小球位置“4”坐标为(6,6)。 1 2 3 4 5 6 7 8 (2)该照相机的频闪频率为_______ Hz； 10 设该照相机频闪时间间隔为T，则根据前面分析可得Δy＝L＝gT2，解得T＝0.1 s 1 2 3 4 5 6 7 8 (3)小球做平抛运动的初速度大小为_______ m/s。 1.96 1 2 3 4 5 6 7 8 5.(2022·四川凉山高一期中)某实验小组用频闪照相的方法研究平抛运动。该组同学得到小球运动过程中O、a、b、c四个点，以O为原点，以水平方向为x轴，竖直方向为y轴，其他点的坐标位置如图所示，不计空气阻力。根据图像中的数据可知(g＝10 m/s2)： (1)小球做平抛运动的初速度为______ m/s； 2.0 1 2 3 4 5 6 7 8 由题图可知a、b、c三点相邻两点间水平距离相同，则相邻两点间的时间间隔相同，均设为T，根据运动学公式有Δy＝ybc－yab＝gT2＝0.1 m 解得T＝0.1 s (2)小球过b点的速度为______ m/s； 1 2 3 4 5 6 7 8 (3)小球抛出点的坐标为_____________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 (－10 cm，－1.25 cm) 小球抛出点的横坐标为x＝xb－v0t＝－10 cm 即小球抛出点的坐标为(－10 cm，－1.25 cm)。 6.(2020·天津卷)某实验小组利用图甲所示装置测定平抛运动的初速度。把白纸和复写纸叠放在一起固定在竖直木板上，在桌面上固定一个斜面，斜面的底边ab与桌子边缘及木板均平行。每次改变木板和桌边之间的距离，让钢球从斜面顶端同一位置滚下，通过碰撞复写纸，在白纸上记录钢球的落点。 (1)为了正确完成实验，以下做法必要的是_______。 A.实验时应保持桌面水平 B.每次应使钢球从静止开始释放 C.使斜面的底边ab与桌边重合 D.选择对钢球摩擦力尽可能小的斜面 AB 1 2 3 4 5 6 7 8 要测定平抛运动的初速度，首先要保证初速度水平，即保持桌面水平，故A正确； 实验要保证每次抛出时的速度大小相同，所以要从同一位置由静止释放钢球，故B正确； 若斜面底边与桌边重合，则钢球抛出后将做斜下抛运动，故C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 因每次从同一斜面同一位置由静止释放钢球，钢球经历相同运动过程，则到达斜面底端的速度相同，故不需要 选择对钢球摩擦力尽可能小的斜面，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 (2)实验小组每次将木板向远离桌子的方向移动0.2 m，在白纸上记录了钢球的4个落点，相邻两点之间的距离依次为15.0 cm、25.0 cm、35.0 cm，示意图如图乙。重力加速度g＝10 m/s2，钢球平抛的初速度为_____ m/s。 2 钢球水平速度不变，木板每次沿水平方向移动0.2 m，由平抛运动特点知：相邻两点间的运动时间相等，设为T，钢球在竖直方向上做自由落体运动，有Δh＝h3－h2＝h2－h1＝gT2，得T＝0.1 s，钢球平抛的初速度v0＝ ＝2 m/s。 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 (3)图甲装置中，木板上悬挂一条铅垂线，其作用是__________________________。 方便将木板调整到竖直平面 本实验要保证木板竖直，铅垂线可方便将木板调整到竖直平面。 7.(2023·深圳市红岭中学高一期中)在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图所示的装置。在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸。将该 木板竖直立于水平地面上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放。小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口的方向平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放。小球撞在木板上得到痕迹B；又将木板再向远离槽口的方向平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C，重力加速度为g。请回答以下问题： 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 (1)每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放的原因是____________________________ ____________，同时需要保证斜槽轨道的末端______。 为了使小球每次平抛时都有相 同的初速度 水平 为了使小球每次平抛时都有相同的初速度，应该每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放。为了使小球做平抛运动，则需要保证斜槽轨道的末端水平。 1 2 3 4 5 6 7 8 (2)根据图上直接测量的物理量，求得小球从A点 到B点的时间为t＝__________，初速度的表达式 为v0＝___________。 1 2 3 4 5 6 7 8 由题意可知，小球从A点到B点的时间等于小球从B点到C点的时间，竖直方向做自由落体运动，由Δy＝y2－y1＝gt2 水平方向做匀速直线运动，由x＝v0t 1 2 3 4 5 6 7 8 (3)当小球撞在木板上得到痕迹B时，木板距 斜槽末端的水平距离d＝__________。 当小球撞在木板上得到痕迹B时，木板距斜槽末端的水平距离为d＝v0tB 1 2 3 4 5 6 7 8 8.(2022·成都七中高一阶段练习)图甲是“研究平抛运动”的实验装置，斜槽末端口N与小球Q离地面的高度均为H，实验时，当小球P从斜槽末端飞出与挡片相碰时，立即断开电路使电磁铁释放小球Q，发现两小球同时落地，改变H的大小，重复实验，P、Q仍同时落地。 1 2 3 4 5 6 7 8 (1)下列关于实验条件的说法，正确的有_______。 A.斜槽轨道末段N端必须水平 B.斜槽轨道必须光滑 C.小球P可以从斜槽上不同的位置无初速度释放 D.小球P每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放 AC 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 为了保证小球离开斜槽末端时的初速度的方向沿水平方向，斜槽轨道末段N端必须水平，A正确； 斜槽轨道光滑与否对实验没有影响，B错误； 这个实验只验证竖直方向是自由落体运动，水平速度无影响，不需要每次水平初速度相同，可以在不同位置释放小球，C正确，D错误。 (2)该实验结果可表明________。 A.两小球落地速度的大小相同 B.两小球在空中运动的时间相等 C.小球P在竖直方向的分运动与小球Q的运动相同 D.小球P在水平方向的分运动是匀速直线运动 BC 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 该实验结果可表明小球P在竖直方向的分运动与小球Q的运动相同，且两小球同时落地，故两小球在空中运动的时间相等，A、D错误，B、C正确。 (3)若用一张印有小方格(小方格的边长为L＝2.5 cm)的纸记录小球P的轨迹，小球平抛运动途中的几个位置如图乙中的a、b、c、d所示，重力加速度g＝10 m/s2。则小球P在b点的瞬时速度的大小为v0＝________ m/s。若以a点为坐标原点，水平向右为x轴，竖直向下为y轴，则抛出点的坐标为_______________________(结果以厘米为单位)。 1.25 (－2.5 cm，－0.312 5 cm) 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 小球P在竖直方向做自由落体运动，在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向，根据匀变速直线运动的推论可得Δy＝gT2 竖直方向，根据匀变速直线运动的推论，即中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度， 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 解得y＝2.812 5 cm 小球运动到b点时，水平方向的位移为 x＝vxt 解得x＝7.5 cm 若以a点为坐标原点，则抛出点的坐标为(－2.5 cm，－0.312 5 cm)。 BENKEJIESHU 本课结束 更多精彩内容请登录：www.xinjiaoyu.com 根据y＝gt2得小球平抛运动的时间为t＝＝ s＝0.2 s，则小球平抛运动的初速度为v0＝＝ m/s＝1.6 m/s。 从A到B过程，竖直方向有yAB＝vAyT＋gT2＝0.6 m 从A到C过程，竖直方向有yAC＝vAy·2T＋g(2T)2＝1.60 m  y＝gt2 小球做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，因此速度的水平分量大小为v0＝＝ m/s＝1.0 m/s  vy＝ cm/s≈2.0 m/s。  g＝ 所以该照相机的频闪频率f＝＝10 Hz 小球做平抛运动的初速度大小为v0＝＝1.96 m/s。 所以小球做平抛运动的初速度为v0＝＝2.0 m/s 小球过b点的速度为vb＝＝ m/s   小球在b点的竖直分速度为vby＝＝2.5 m/s 纵坐标为y＝yb－gt2＝－1.25 cm 小球从抛出点到b点所经历的时间为t＝＝0.25 s     x 可得小球从A点到B点的时间为t＝ 可得初速度的表达式为v0＝x 联立可得d＝x··＝。 由题意可得，小球在B点时，竖直方向的分速度为vBy＝＝gtB 可得小球开始做平抛运动到B点的时间为tB＝ 代入数据解得T＝＝＝ s＝0.05 s 根据公式，可得水平方向的速度为vx＝＝ m/s＝1 m/s 小球运动到b点的时间为t＝＝ s＝0.075 s 可得vby＝＝ m/s＝0.75 m/s 则小球P在b点的瞬时速度的大小为v0＝＝1.25 m/s 所以，小球运动到b点时，竖直方向的位移为y＝gt2 $$